PLC在乙醇精馏装置中的应用

第28卷第2期辽宁石油化工大学学报 Vol. 28 No.2.2008年6月 JOURNAL OF LIAONING UNIVERSITY OF PETROLEUM& CHEMICAL TECHNOLOGY Jun.2008文章编号:1672-6952(2008)02-0025-03PLC在乙醇精馏装置中的应用荆珂,孙文志,李晓红辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001)摘要:乙醇精馏装置是将纯度为95%的乙醇经三重精馏生成无水乙醇的生产工艺该工艺属于间反应,控制系统若采用PLC多回路串级调节,可以提高系统的控制精度和自动化水平。实践结果表明,由于PLC组态控制灵活、接口功能丰富、参数设置方便,操作界面直观将在精馏装置中得到广泛应用关键词:乙醇精馏;串级调节;PLC;PID;组态软件中国分类号:TP23文献标识码:A Application of PLC in Ethanol Rectification Device JING Ke, SUN Wen-zhi, LI Xiao-hong(Liaoning University of Petroleum& Chemical Technology Fushun Liaoning113001,p.r. China) Receivde 7 January 2008; rerisde 17 March 2008 accepted 18 March 2008 Abstract: The ethanol rectification device is the plant in which 95% ethanol is thrice rectified to make it anhydrous ethanol. The process is a batch reaction, the control system uses PLC multi-loop of the series-wound adjustment, to improve the precision of control and the automation. The advantages such as flexible control of PLC, multiple functions, the convenient key technical parameters setting and the open-and- shut interface of the operating system etc. Will finally make it applied extensively in the ethanol rectification device. Key words: Ethanol rectification: Series-wound adjustment: PLC: PID: Configuration software Corresponding author. Tel. +86-413-6863345 jk288@163.com.tel:+86-413-686334fax:+86-413-6863900e-mailjk288@163.com乙醇精馏装置的主要设备是精馏塔,该设备利个是塔中部的温度控制点,具体位置由工艺决定,为用乙醇沸点低于水及其水溶液沸点的原理,用稍高了克服蒸汽的扰动对塔内温度的影响,需采用温度于乙醇沸点的温度将纯度为95%的乙醇经三重精一流量的串级调节方式,串级调节回路由FTV一馏生成无水乙醇山东潍坊金凯利化工有限公司101、TIC101和FIC102组成;另一个控制点是塔顶应用PLC多回路串级调节控制系统的精馏乙醇脱的回流比控制,回流比越大,则越有利于提纯,但生水新工艺,年生产5×10t的无水乙醇该设备与产速度越慢,产量越低,反之亦然。回流比的确定由传统精馏设备相比具有节能环保和控制先进等特工艺决定。此外,由于该工艺在生产过程中塔釜并点。不出料,故回流比控制就转变成了回流量的控制,按生产经验通常在生产的初始阶段采用全回流。1工艺控制流程乙醇提纯工艺属间歇反应,精馏工艺流程如图1所示[2-4。将存储在原料罐内的乙醇原料由泵Pump1打入1#精馏塔中,从塔中部进料,乙醇原料的流量采用单回路PID控制,若该流量不稳定会导致整个工艺的不稳定。1精馏塔有两个控制点,一收稿日期:2008-01-07作者简介:荆珂(1966一),男,辽宁抚顺市,副教授,在读硕士图1乙醇精馏工艺流程图26辽宁石油化工大学学报第28卷塔釜的液位控制是精馏塔控制的重要环节之根据系统配置,列出各开关量和模拟量的1/O一当液位低于下限时,停止蒸气加热,即串级调节地址表,以便在编程中使用/O地址见表1停止,FTV-101关闭;当液位从下限回升到正常范表11/地址分配表围内时,重新启动蒸汽加热。当液位高于上限时将通道/住号输入/输出符号名称关闭泵 Pumpl,中止进料。当液位从上限回落到正00.00inw-1总开关常范围内时,重新启动原料泵50000.01nl10l1精馏塔液位下限冷却水对乙醇生产至关重要,系统实时监视冷00.02inl101H精塔液位上限却水管路压力p,若冷却水压力过低,则关闭泵00003INLT201L2#精馏塔液位下限Pump,停止精馏过程,以免塔内压力过大0000.041NL1201H2精馏塔液位上限2,3精馏塔的控制方式与1精馏塔基本相000.05N.3013精馏塔液位下限同,区别在于当2#精馏塔的液位过高时,1#精馏塔0000.06n301H3精馏塔液位上限将停止回流比控制,将FTV-102完全打开至全回0000.07 IN PIA101L冷却水压力下限流,3精馏塔亦如此。当达到产量的设定值时,关闭泵Pumpl,停止0001.00 OUT SVI11精馏塔出料阀开1#精馏塔进料。随着1#、2#、3塔的蒸汽加热停止0001.01 OUT SV222精馏塔出料阀开后,自然冷却一段时间后,开启SV1、SV2、SV3。将0001.02 OUT SV333精馏塔出料阀开3个塔的塔釜废料排入废品罐,乙醇提纯工艺流程001.03 OUT SV44冷却水阀开结束。0001.04 OUT Pumpl原粹泵起动D20100D/ADA08CD/A单元2控制系统I/O分配及硬件配置D20200a/DPTS02热电阻输入单元20300a/dpTw01变送器输入单元2.11/O分配表D20400A/ PTWO11变送器输入单元本系统采用PLC作为控制系统的核心部件。根据上面的工艺分析可知,控制系统共有8个开关2.2硬件配置量输入点,出于系统扩展的考虑,选用1块标准16控制系统硬件配置如图2所示。点I/O单元,型号是CS1W-ID211,通道号为电源单元200hW-P2040000;系统共有5个开关量输出点,可以选用1块标 NT631C CSIG-H CPU44触摸屏 CS1W-LCB01准16点1/O单元,型号是CS1W-OD211,通道号a/D单元CW-pw1为0001。1-4路接变送器单元号4系统内有7个模拟量输出点,用来控制调节阀f201-f30a/d单元csw-pw11-3路接变送器单元号3的开度,调节阀要求4~20mA的信号,可选用D/A接1-7路11-f103a/d单元csw-ts02FTV101-302调节阀单元,型号是CSW-DA08C,第1-7路接调节阀1-3接变送器单元号2(常闭阀)FTV-101~FTV-302,设其单元号为1T01-301d/a单元CS1W-DA08C系统共有温度、流量等10个模拟量输入点其单元号1中温度输入3路,均来自3线制热电阻温度计,选择 CSIW-OD211 CS1W-OD2111块热电阻输入单元,型号CS1W-PTS02,第1-3-Sw-100-i110000.00001001路接热电阻T101-T301,设单元号为2;流量输入000.02 LI101H0001.0127路,采用2线制,要求进行开方处理,选择2块A/0100030001.02V30001.03s4D单元,型号是CSW-PTW01,第1-3路接变送000.04器F101-F103,设单元号为3;第4-7路接变送器-30100.00001.04pump00.06F201-F302,设单元号为4pla1010007控制器采用 OMRON的PC,型号是CS1G一图2控制系统硬件配置图HCPU44,在CPU单元上安装一块适用于多回路的PD控制回路板,型号为CSW-LCB01人机接口采用 OMRON NT631C彩色触摸屏,3控制系统的工作原理它是集显示、操控、报警、打印历史报表、参数设置等根据上面的分析,乙醇精馏过程可分为进料、正功能于一身的可编程终端(PT)。常精馏(精馏塔温度控制及塔顶回流比控制)、出料第2期荆珂等PLC在乙醇精馏装置中的应用27这三个阶段,采用多回路进行控制。由于篇幅有限,4LCB控制组态PID参数设置仅以1精馏塔的塔内控温为例,阐述温度一流量串利用cx- Process Tool编写精馏塔的LCB控级调节回路工作原理。制组态程序。系统注册后的硬件模块配置如图4串级调节回路框图如图3所示,由TIC10、所示,本地终端与实际控制系统硬件相对应。1#精FC102、FTV-101构成了温度串级调节回路,用馏塔的回路控制功能模块组态图如图5所示。2、1的CPU内插网路控制板LCB01模块实现此控3精馏塔的回路控制功能模块组态图略。现以1制回路。精馏塔的温度、入料量及回流量控制为例,解释其组id MVI SV3 PID22态的含义。 TIC101 A/DF12图3串级调节回路框图图中用PID1模块作为TIC101的温度调节器, 1. PTvo1)也是该串级调节回路的主调节器;用PID2模块作为FIC102的流量调节器,也是该串级调节回路的副调节器;PID1的输出MV1作为PD2的给定值SV2,PD2的输出MV2通过D/A单元控制FTV101,流量信号F101经A/D转换作为PID2的测量值PV2,温度信号T101经A/D转换作为PID1的测量值PV1。图4精馏塔控制系统功能模块配置 Lanc I-ReD区区区图51#精馏塔控制模块组态图在图5中,001模块相当于图3中PID1,是RSP”端,用户通过设置该项数值实现给PD1模块TIC101的温度调节回路的主要调节器,其测量值取的外给定值赋值。001模块的输出端“MV-C”连自904模块的“Y1”端,即热电阻单元PTS02的第1接到02模块的“RSP”端,即PD1模块的输出作为路输入T101。其给定值采用外给定值方式,001模PID2模块的给定值块的“RSP”端连接到用户连接表的“L2:TIC101(下转第66页)66辽宁石油化工大学学报第28卷参考文献[1]胡勇,组件技术在企业信息系统中的应用[D]武汉理工大学,2006.[2]邹昌盛.分布式组件技术的应用研究[D]武汉理工大学2005[3] Ted Faison. Visual#基于组件的开发[M]战晓苏,译北京:清华大学出版社,2003.4]高明... NET Framework对COM组件的调用机制研究J].科学技术与工程2061):2177-2179[5]张中理,COM与.NET互操作及其在H1中的应用[]福建电脑,2004,4:75-76.[6] Juval Lowy Roger Sessions. 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